Кинематикой именуют раздел механики, в каком движение тел рассматривается без выяснения обстоятельств этого движения. Механическим движением тела именуют изменение его положения в пространстве относительно других тел со временем. Движение 1-го и такого же тела относительно различных тел оказывается разным. Для описания движения тела необходимо указать, по отношению к какому телу рассматривается движение. Это тело именуют телом отсчета. Система координат, связанная с телом отсчета, и часы для отсчета времени образуют систему отсчета, позволяющую определять положение передвигающегося тела в хоть какой момент времени. В Интернациональной системе единиц (СИ) за единицу длины принят метр, а за единицу времени – секунда.

Всякое тело имеет определенные размеры. Разные части тела находятся в различных местах места. Но, в почти всех задачках механики нет необходимости указывать положения отдельных частей тела. Если размеры тела малы по сопоставлению с расстояниями до других тел, то данное тело можно считать его вещественной точкой. Так можно поступать, к примеру, при исследовании движения планет вокруг Солнца.

Если все части тела движутся идиентично, то такое движение именуется поступательным. Поступательно движутся, к примеру, кабины в аттракционе «Циклопическое колесо», автомобиль на прямолинейном участке пути и т. д. При поступательном движении тела его также можно рассматривать как вещественную точку.

Тело, размерами которого в данных критериях можно пренебречь, именуется вещественной точкой. Понятие вещественной точки играет важную роль в механике. Перемещаясь со временем из одной точки в другую, тело (вещественная точка) обрисовывает некую линию, которую именуют траекторией движения тела.

Положение вещественной точки в пространстве в хоть какой момент времени (закон движения) можно определять или при помощи зависимости координат от времени x = x(t), y = y(t), z = z(t) (координатный метод), или с помощью зависимости от времени радиус-вектора (векторный метод), проведенного из начала координат до данной точки (рис. 1.1.1).              

1

Набросок 1.1.1.   Определение положения точки при помощи координат x = x(t), y = y(t) и z = z(t) и радиус–вектора . – радиус–вектор положения точки в исходный момент времени.

Перемещением тела именуют направленный отрезок прямой, соединяющий изначальное положение тела с его следующим положением. Перемещение есть векторная величина. Пройденный путь l равен длине дуги линии движения, пройденной телом за некое время t. Путь – скалярная величина. Если движение тела рассматривать в течение довольно недлинного промежутка времени, то вектор перемещения окажется направленным по касательной к линии движения в данной точке, а его длина будет равна пройденному пути. В случае довольно малого промежутка времени Δt пройденный телом путь Δl практически совпадает с модулем вектора перемещения При движении тела по криволинейной линии движения модуль вектора перемещения всегда меньше пройденного пути (рис. 1.1.2).              

2

Набросок 1.1.2.   Пройденный путь l и вектор перемещения при криволинейном движении тела. a и b – исходная и конечная точки пути.

Для свойства движения вводится понятие средней скорости:
           

  В физике больший энтузиазм представляет не средняя, а моментальная скорость, которая определяется как предел, к которому стремится средняя скорость за нескончаемо малый просвет времени Δt:
           

  В арифметике таковой предел именуют производной и обозначают либо Моментальная скорость тела в хоть какой точке криволинейной линии движения ориентирована по касательной к линии движения в этой точке. Различие меж средней и моментальной скоростями показано на рис. 1.1.3.              

3

Набросок 1.1.3.   Средняя и моментальная скорости. , , – перемещения за времена соответственно. При t → 0

При движении тела по криволинейной линии движения его скорость меняется по модулю и направлению. Изменение вектора скорости за некий малый просвет времени Δt можно задать при помощи вектора (рис. 1.1.4). Вектор конфигурации скорости за маленькое время Δt можно разложить на две составляющие: направленную повдоль вектора (касательная составляющая), и направленную перпендикулярно вектору (обычная составляющая).              

4

Набросок 1.1.4.   Изменение вектора скорости по величине и направлению. – изменение вектора скорости за время .

Моментальным ускорением (либо просто ускорением) тела именуют предел дела малого конфигурации скорости к малому промежутку времени Δt, в течение которого происходило изменение скорости:
           

  Направление вектора ускорения в случае криволинейного движения не совпадает с направлением вектора скорости Составляющие вектора ускорения именуют касательным (тангенциальным) и обычным ускорениями (рис. 1.1.5).              

5

Набросок 1.1.5.   Касательное и обычное ускорения.

Касательное ускорение показывает, как стремительно меняется скорость тела по модулю:
           

  Вектор ориентирован по касательной к линии движения. Обычное ускорение показывает, как стремительно скорость тела меняется по направлению. Криволинейное движение можно представить как движение по дугам окружностей (рис. 1.1.6).              

6

Набросок 1.1.6.   Движение по дугам окружностей.

Обычное ускорение находится в зависимости от модуля скорости υ и от радиуса R окружности, по дуге которой тело движется на этот момент:
           

  Вектор всегда ориентирован к центру окружности. Из рис. 1.1.5 видно, что модуль полного ускорения равен
           

  Таким макаром, основными физическими величинами в кинематике вещественной точки являются пройденный путь l, перемещение , скорость и ускорение . Путь l является скалярной величиной. Перемещение , скорость и ускорение – величины векторные. Чтоб задать векторную величину, необходимо задать ее модуль и указать направление. Векторные величины подчиняются определенным математическим правилам. Вектора можно проектировать на координатные оси, их можно ложить, вычитать и т. д.